自然界何以会容忍那些罪恶的微生物存在？

本专栏的最后一篇文章《病毒对生命意味着什么》讨论了病毒这种没有细胞的微小生物的特异性，以及目前科学界对它的一些基本知识。事实上，它仍有许多未解之谜，而且大多与人类健康和疾病密切相关。例如，病原体是怎么来的？为什么大自然容忍邪恶微生物的存在？决定微生物致病性的因素有哪些？这是1989年诺贝尔生理学或医学奖获得者，美国微生物学家j·迈克尔·毕晓普提出的一个问题。

这些问题涉及发病机制的起源和演变。毕晓普自己给出了一个简短的回答:首先，病原体从来没有在微生物群落中被分离出来并且是特异性的。它们或者是误入歧途的无害微生物的亲属，或者它们只在一个宿主中造成无害感染，并转移到其他“意外”宿主，从而造成麻烦。第二，当人类开始驯养动物并群居生活时，他们在微生物群落中遇到了麻烦。许多致命的人类传染病显然来自驯养的动物，并通过村庄团体提供的传播链长期传播。第三，微生物的致病性有时是由外部入侵形成的。例如，通过产生毒素引起霍乱的基因被病毒带到霍乱细菌中，然后被吸收到细菌宿主的基因结构中进行固定。第四，致病性可能对微生物有益。微生物感染的许多不良后果似乎加速了微生物从一种宿主向另一种宿主的传播。

我们不妨从历史中寻找一些问题和答案。

美国学者贾里德·戴蒙德在他的畅销书《枪支、细菌和钢铁——人类社会的命运》中讨论了欧洲和中东成为现代社会摇篮的原因。他特别谈到了致命细菌在人类历史上的重要性，欧洲人征服了新大陆并减少了那里的人口，这一事实很好地说明了这一点:印度人死于欧亚大陆医院病床上的细菌比死于战场上欧洲人的枪和剑要多得多。印度人以前从未接触过这些病原体，因此他们既没有获得对这些病原体的免疫力，也没有天生的遗传抗性。这一结果似乎是对欧洲殖民者宣传“战无不胜”的真实证实。

事实上，对这个问题有一个简单的解释:欧亚大陆的人口疾病是从在欧亚大陆长期驯养的群居动物的疾病演变而来的，而当时只有火鸡、美洲驼、豚鼠、美国鸭和狗在美国被驯养。科学研究已经证实，天花、流感、肺结核、疟疾、鼠疫、麻疹和霍乱是整个现代史上人类的主要杀手，是由动物疾病演变而来的传染病。

从进化的角度来看，细菌和人类一样，是自然选择的产物。细菌使我们生病或以各种奇怪的方式产生症状，如咳嗽、腹泻、长溃疡等。在戴蒙德看来，这是一种传播细菌的聪明进化策略。问题是，“让我们生病”是病原体的“利益所在”，但为什么病原体会进化出这种明显弄巧成拙的杀死宿主的策略呢？毕竟，病原体杀死了它的宿主并杀死了自己。

考虑一种情况，所有生物都有两个重要的“使命”——生存和繁殖。毫不奇怪，所有传染性病原体都有相同的目标——通过感染新的宿主来生存和繁殖。在宿主病原体和宿主之间的相互作用中，自然选择表现在两个方面:宿主的抵抗力增强(适者生存)和病毒的毒性降低(从而允许宿主存活并保存病毒)。传播能力强的细菌会产生更多的后代，因此自然选择是首选。我们疾病的许多症状实际上只是一些非常聪明的细菌在改变我们的身体或行为以帮助传播细菌时所表现出来的一些方式。

这是病原体除自然选择之外的另一种适应性行为——“操纵宿主”，即通过微妙的化学作用操纵宿主生物，使其为病原体的利益服务。也许人类操纵病原体最重要的例子是由细菌和病毒感染引起的打喷嚏、咳嗽、呕吐和腹泻。美国进化生物学家伦道夫·m·尼斯和乔治·c·威廉姆斯在《我们为什么生病:

在感染的某个阶段，这种排斥对宿主和病原体都有利:宿主可以驱逐攻击组织的病原体，并且病原体有机会侵入新的宿主。这个游戏的结果是那些暂时健康但易受感染的人被感染了。有时双方会达成妥协。这些妥协大多是进化过程中的暂时平衡，双方的利益基本相同。然而，矛盾的天平往往偏向更有利可图的一方。例如，如果你打喷嚏的频率是驱除感冒病毒的最佳时间的两倍，这对宿主是有益的，并且不会花费太多的时间和精力。然而，病毒找到新宿主的机会增加了一倍。在这场比赛中，病毒是最后的赢家。

从微生物学的角度来看，感染宿主的死亡既不必要，也不可取。毕晓普指出，宿主在感染后存活的时间越长，微生物繁殖和扩散的机会就越大。因此，有理由相信，随着时间的推移，自然选择可能会减缓宿主感染的后果。事实上，毒力的任何变化，不管是增加还是减少，几乎都是对自然选择的反应。

美国进化生物学家保罗·尤尔德(Paul ewald)对传染病的进化进行了深入研究，他指出，如果传染性病原体有盟友(如蚊子)或良好的输送系统(如无保护的水源)，它们与宿主的和平共处将变得无关紧要。在这种情况下，进化可能有利于能够完全占据宿主资源的病原体，从而使它们能够快速大量繁殖。对主持人来说，这无疑是一场巨大的灾难。因此，“我们应该积极控制病原体的进化方向，保护那些毒力相对较弱的菌株，以便驯化这些病原体，并使它们恢复到以前的弱毒力。由于病原体的毒性大大减弱，大多数人可能不会注意到它，即使他们被感染了，就好像他们接受了免费剂量的活疫苗一样。”